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4. 联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下,请回答下列问题。
(1)写出设备 A 的名称：
(2)写出以赤铁矿为原料炼铁的化学方程式：
(3)应用化学原理分析,工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是
(4)炼铁时焦炭的作用:①
(5)用这种方法炼得的生铁与实验室炼出的铁在组成上的最大区别是
(1)写出设备 A 的名称：
高炉
。(2)写出以赤铁矿为原料炼铁的化学方程式：
$Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}$
。(3)应用化学原理分析,工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是
使反应更加剧烈,并获得更多热量
。(4)炼铁时焦炭的作用:①
提供热量
;②生成一氧化碳
。(5)用这种方法炼得的生铁与实验室炼出的铁在组成上的最大区别是
生铁中含有碳,实验室炼出的铁中没有碳
。答案
4. (1)高炉 (2)$Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}$ (3)使反应更加剧烈,并获得更多热量 (4)①提供热量 ②生成一氧化碳 (5)生铁中含有碳,实验室炼出的铁中没有碳
解析
【分析】
本题围绕联合钢铁工业的生产流程，考查工业炼铁、炼钢的相关知识，需结合炼铁设备、反应原理、原料作用及生铁与纯铁的组成差异逐一分析：
1. 观察流程图，设备A是铁矿石、焦炭、石灰石、空气共同参与炼铁的核心设备，对应工业炼铁的专用设备；
2. 赤铁矿炼铁利用CO的还原性，在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，需正确书写该反应的化学方程式；
3. 炼钢需氧化除去生铁中的碳等杂质，用纯氧而非空气，要从反应剧烈程度和热量供给角度分析原因；
4. 焦炭在炼铁中有两个关键作用，需结合反应原理明确其功能；
5. 生铁是铁碳合金，实验室炼出的铁纯度高，二者组成差异核心是含碳量的不同。
【解析】
(1) 工业炼铁的主要设备是高炉，设备A用于铁矿石的冶炼，故名称为高炉；
(2) 赤铁矿的主要成分是$\ce{Fe_{2}O_{3}}$，在高温下与CO发生还原反应，生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；
(3) 炼钢时需要使生铁中的杂质充分氧化，纯氧的浓度远高于空气，能让反应更剧烈，同时可获得更多热量，维持炼钢所需的高温环境，而空气中的氮气等不参与反应的气体会带走热量，不利于反应进行；
(4) 炼铁时，焦炭燃烧（$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$）放出大量热，为炼铁提供所需热量；同时焦炭与生成的$\ce{CO_{2}}$在高温下反应（$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$），生成炼铁所需的还原剂CO；
(5) 工业炼得的生铁是铁碳合金，含碳量为2%~4.3%，而实验室炼出的铁纯度极高，几乎不含碳，因此二者组成上的最大区别是生铁中含有碳，实验室炼出的铁中几乎不含碳。
【答案】
(1) 高炉
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) 使反应更加剧烈，并获得更多热量
(4) ①提供热量；②生成一氧化碳
(5) 生铁中含有碳，实验室炼出的铁中没有碳
【知识点】
工业炼铁原理、化学方程式书写、生铁与纯铁的区别
【点评】
本题是化学与工业生产结合的基础题型，考查钢铁工业的核心知识点，涵盖炼铁设备、反应原理、原料作用及生铁组成等内容，难度较低，需准确记忆相关工业生产的基础要点。
【难度系数】
0.7
本题围绕联合钢铁工业的生产流程，考查工业炼铁、炼钢的相关知识，需结合炼铁设备、反应原理、原料作用及生铁与纯铁的组成差异逐一分析：
1. 观察流程图，设备A是铁矿石、焦炭、石灰石、空气共同参与炼铁的核心设备，对应工业炼铁的专用设备；
2. 赤铁矿炼铁利用CO的还原性，在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，需正确书写该反应的化学方程式；
3. 炼钢需氧化除去生铁中的碳等杂质，用纯氧而非空气，要从反应剧烈程度和热量供给角度分析原因；
4. 焦炭在炼铁中有两个关键作用，需结合反应原理明确其功能；
5. 生铁是铁碳合金，实验室炼出的铁纯度高，二者组成差异核心是含碳量的不同。
【解析】
(1) 工业炼铁的主要设备是高炉，设备A用于铁矿石的冶炼，故名称为高炉；
(2) 赤铁矿的主要成分是$\ce{Fe_{2}O_{3}}$，在高温下与CO发生还原反应，生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；
(3) 炼钢时需要使生铁中的杂质充分氧化，纯氧的浓度远高于空气，能让反应更剧烈，同时可获得更多热量，维持炼钢所需的高温环境，而空气中的氮气等不参与反应的气体会带走热量，不利于反应进行；
(4) 炼铁时，焦炭燃烧（$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$）放出大量热，为炼铁提供所需热量；同时焦炭与生成的$\ce{CO_{2}}$在高温下反应（$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温} 2CO}$），生成炼铁所需的还原剂CO；
(5) 工业炼得的生铁是铁碳合金，含碳量为2%~4.3%，而实验室炼出的铁纯度极高，几乎不含碳，因此二者组成上的最大区别是生铁中含有碳，实验室炼出的铁中几乎不含碳。
【答案】
(1) 高炉
(2) $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) 使反应更加剧烈，并获得更多热量
(4) ①提供热量；②生成一氧化碳
(5) 生铁中含有碳，实验室炼出的铁中没有碳
【知识点】
工业炼铁原理、化学方程式书写、生铁与纯铁的区别
【点评】
本题是化学与工业生产结合的基础题型，考查钢铁工业的核心知识点，涵盖炼铁设备、反应原理、原料作用及生铁组成等内容，难度较低，需准确记忆相关工业生产的基础要点。
【难度系数】
0.7
5. 某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对 CO 还原 $Fe_{2}O_{3}$ 的实验进行探究(固定装置省略)。
【查阅资料】CO 能溶于铜氨液；$CO_{2}$ 能被 NaOH 溶液吸收。
(1)按上图连接装置 A～E,在装入试剂前,应先
(2)写出装置 A 中发生反应的化学方程式:
(3)通入 $CO_{2}$ 一段时间后,先点燃
(4)装置 C 中玻璃导管的作用是
(5)反应一段时间后,能证明 CO 与 $Fe_{2}O_{3}$ 反应的实验现象是
(6)某同学认为该装置有缺陷,须在装置 E 后再连接装置 F,其目的是
【查阅资料】CO 能溶于铜氨液；$CO_{2}$ 能被 NaOH 溶液吸收。
(1)按上图连接装置 A～E,在装入试剂前,应先
检查装置的气密性
。(2)写出装置 A 中发生反应的化学方程式:
$CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO$
。(3)通入 $CO_{2}$ 一段时间后,先点燃
A
(选填“A”或“D”)处的酒精喷灯。(4)装置 C 中玻璃导管的作用是
平衡装置内外气压
。(5)反应一段时间后,能证明 CO 与 $Fe_{2}O_{3}$ 反应的实验现象是
装置D中红棕色粉末变成黑色
；装置E中澄清石灰水变浑浊
。写出装置 E 中发生反应的化学方程式:$Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O$
。(6)某同学认为该装置有缺陷,须在装置 E 后再连接装置 F,其目的是
吸收一氧化碳
。装置 E、F 的接口连接顺序为 a 导管口连接c
(选填“b”或“c”)导管口。答案
5. (1)检查装置的气密性 (2)$CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO$ (3)A (4)平衡装置内外气压 (5)装置D中红棕色粉末变成黑色 装置E中澄清石灰水变浑浊 $Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O$ (6)吸收一氧化碳 c
解析
【分析】
本题围绕CO还原Fe₂O₃的实验展开，需结合实验基本操作、各装置作用及反应原理分析：(1)有气体参与的实验，连接装置后装试剂前需检查气密性，防止漏气影响实验；(2)装置A是CO₂与C高温反应生成CO，为还原Fe₂O₃提供反应物；(3)先点燃A处酒精喷灯，目的是生成CO并排尽装置内空气，避免加热时CO与空气混合爆炸；(4)装置C的玻璃导管连通大气，用于平衡装置内外气压；(5)CO还原Fe₂O₃会使红棕色Fe₂O₃变黑，同时生成CO₂使E中石灰水变浑浊，以此证明反应；(6)尾气含有毒CO，需用F中铜氨液吸收，气体需通入F溶液，故a接c。
【解析】
(1) 有气体参与的实验，连接装置后装试剂前，应先检查装置的气密性，确保装置不漏气，保证实验顺利进行。
(2) 装置A中，CO₂在高温下与碳反应生成一氧化碳，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$。
(3) 通入CO₂一段时间后，先点燃A处酒精喷灯，使CO₂与C反应生成CO，同时排尽装置内空气，防止后续加热D时，CO与空气混合发生爆炸。
(4) 装置C中的玻璃导管与外界大气相通，作用是平衡装置内外气压，避免装置内压强过大引发危险。
(5) CO与Fe₂O₃在高温下反应生成铁和CO₂，因此观察到装置D中红棕色粉末变为黑色，装置E中澄清石灰水变浑浊，可证明反应发生；装置E中CO₂与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(6) 实验尾气中含有有毒的CO，需用装置F中的铜氨液吸收，防止污染空气；气体需通入F的溶液中才能被充分吸收，因此a导管口连接c导管口，使气体从c进入F装置。
【答案】
(1)检查装置的气密性
(2)$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$
(3)A
(4)平衡装置内外气压
(5)装置D中红棕色粉末变成黑色；装置E中澄清石灰水变浑浊；$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(6)吸收一氧化碳；c
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、化学方程式书写、装置气密性检验
【点评】
本题为实验探究题，综合考查了CO还原Fe₂O₃实验的基本操作、反应原理、实验现象及尾气处理，涵盖多个核心知识点，需要学生熟悉实验流程和各装置的作用，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.6
本题围绕CO还原Fe₂O₃的实验展开，需结合实验基本操作、各装置作用及反应原理分析：(1)有气体参与的实验，连接装置后装试剂前需检查气密性，防止漏气影响实验；(2)装置A是CO₂与C高温反应生成CO，为还原Fe₂O₃提供反应物；(3)先点燃A处酒精喷灯，目的是生成CO并排尽装置内空气，避免加热时CO与空气混合爆炸；(4)装置C的玻璃导管连通大气，用于平衡装置内外气压；(5)CO还原Fe₂O₃会使红棕色Fe₂O₃变黑，同时生成CO₂使E中石灰水变浑浊，以此证明反应；(6)尾气含有毒CO，需用F中铜氨液吸收，气体需通入F溶液，故a接c。
【解析】
(1) 有气体参与的实验，连接装置后装试剂前，应先检查装置的气密性，确保装置不漏气，保证实验顺利进行。
(2) 装置A中，CO₂在高温下与碳反应生成一氧化碳，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$。
(3) 通入CO₂一段时间后，先点燃A处酒精喷灯，使CO₂与C反应生成CO，同时排尽装置内空气，防止后续加热D时，CO与空气混合发生爆炸。
(4) 装置C中的玻璃导管与外界大气相通，作用是平衡装置内外气压，避免装置内压强过大引发危险。
(5) CO与Fe₂O₃在高温下反应生成铁和CO₂，因此观察到装置D中红棕色粉末变为黑色，装置E中澄清石灰水变浑浊，可证明反应发生；装置E中CO₂与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(6) 实验尾气中含有有毒的CO，需用装置F中的铜氨液吸收，防止污染空气；气体需通入F的溶液中才能被充分吸收，因此a导管口连接c导管口，使气体从c进入F装置。
【答案】
(1)检查装置的气密性
(2)$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$
(3)A
(4)平衡装置内外气压
(5)装置D中红棕色粉末变成黑色；装置E中澄清石灰水变浑浊；$\ce{Ca(OH)_{2} + CO_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(6)吸收一氧化碳；c
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、化学方程式书写、装置气密性检验
【点评】
本题为实验探究题，综合考查了CO还原Fe₂O₃实验的基本操作、反应原理、实验现象及尾气处理，涵盖多个核心知识点，需要学生熟悉实验流程和各装置的作用，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.6
6. 下列有关炼铁的说法正确的是（
A.炼铁是将铁的化合物转化为铁单质的过程
B.实验室用 $CO$ 还原 $Fe_{2}O_{3}$, 实验结束时先停止通入 $CO$, 后移开酒精喷灯
C.工业炼铁时,焦炭的作用是与氧气反应生成一氧化碳
D.高炉炼铁时,固体原料从高炉下方加入,空气从上方通入
A
）A.炼铁是将铁的化合物转化为铁单质的过程
B.实验室用 $CO$ 还原 $Fe_{2}O_{3}$, 实验结束时先停止通入 $CO$, 后移开酒精喷灯
C.工业炼铁时,焦炭的作用是与氧气反应生成一氧化碳
D.高炉炼铁时,固体原料从高炉下方加入,空气从上方通入
答案
6. A
解析
【分析】
要判断炼铁相关说法的正误，需掌握炼铁的定义、实验室用CO还原氧化铁的操作要点、工业炼铁中焦炭的作用及高炉炼铁的原料通入方式。先逐一分析选项：选项A对应炼铁的核心定义，选项B需回忆实验结束的操作顺序，选项C明确焦炭的双重作用，选项D牢记高炉原料和空气的通入方向，据此判断正确选项。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：炼铁的本质是利用还原剂将铁的化合物（如Fe₂O₃）还原为铁单质的过程，该说法正确。
2. 选项B：实验室用CO还原Fe₂O₃时，为防止生成的热铁被空气中的氧气氧化，实验结束后应先移开酒精喷灯，继续通入CO至玻璃管冷却，而非先停止通CO，故B错误。
3. 选项C：工业炼铁中，焦炭的作用有两个：一是燃烧提供炼铁所需的高温；二是与CO₂反应生成还原剂CO，并非仅与氧气反应生成CO，故C错误。
4. 选项D：高炉炼铁时，固体原料从高炉上方加入，空气（热风）从下方通入，形成逆流接触以提高反应效率，选项中通入方向描述相反，故D错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
炼铁原理、CO还原氧化铁实验操作、高炉炼铁
【点评】
本题考查炼铁相关的基础知识点，涵盖实验室和工业炼铁的核心内容，需准确记忆各操作要点和物质作用，属于初中化学的常考基础题，难度不大。
【难度系数】
0.5
要判断炼铁相关说法的正误，需掌握炼铁的定义、实验室用CO还原氧化铁的操作要点、工业炼铁中焦炭的作用及高炉炼铁的原料通入方式。先逐一分析选项：选项A对应炼铁的核心定义，选项B需回忆实验结束的操作顺序，选项C明确焦炭的双重作用，选项D牢记高炉原料和空气的通入方向，据此判断正确选项。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：炼铁的本质是利用还原剂将铁的化合物（如Fe₂O₃）还原为铁单质的过程，该说法正确。
2. 选项B：实验室用CO还原Fe₂O₃时，为防止生成的热铁被空气中的氧气氧化，实验结束后应先移开酒精喷灯，继续通入CO至玻璃管冷却，而非先停止通CO，故B错误。
3. 选项C：工业炼铁中，焦炭的作用有两个：一是燃烧提供炼铁所需的高温；二是与CO₂反应生成还原剂CO，并非仅与氧气反应生成CO，故C错误。
4. 选项D：高炉炼铁时，固体原料从高炉上方加入，空气（热风）从下方通入，形成逆流接触以提高反应效率，选项中通入方向描述相反，故D错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
炼铁原理、CO还原氧化铁实验操作、高炉炼铁
【点评】
本题考查炼铁相关的基础知识点，涵盖实验室和工业炼铁的核心内容，需准确记忆各操作要点和物质作用，属于初中化学的常考基础题，难度不大。
【难度系数】
0.5
7. 工业炼铁的部分反应如下所示，下列说法正确的是
$O_{2} \xrightarrow[①]{+X} CO_{2} \xrightarrow[②]{+X} CO \xrightarrow[③]{+Y} Fe$
（ ）
A.X 可以是木炭
B.X 与 CO 都具有氧化性
C.反应③的尾气可直接排放
D.Y 中铁元素以游离态存在
$O_{2} \xrightarrow[①]{+X} CO_{2} \xrightarrow[②]{+X} CO \xrightarrow[③]{+Y} Fe$
（ ）
A.X 可以是木炭
B.X 与 CO 都具有氧化性
C.反应③的尾气可直接排放
D.Y 中铁元素以游离态存在
答案
7. A
解析
【分析】首先根据反应①$O_{2}+X→CO_{2}$、反应②$CO_{2}+X→CO$，可推断X为碳单质（木炭的主要成分是碳）；反应③是CO还原铁的氧化物生成Fe，故Y为铁的氧化物。再结合各物质的性质逐一分析选项，判断正确说法。
【解析】根据反应①和②的转化关系，X能与$O_{2}$反应生成$CO_{2}$，且能与$CO_{2}$反应生成CO，可知X为碳单质，木炭的主要成分为碳单质，故A正确；B选项，碳（X）和CO在反应中均作为还原剂，具有还原性，而非氧化性，故B错误；C选项，反应③为CO还原铁的氧化物，尾气中含有未反应的有毒CO，不能直接排放，故C错误；D选项，Y为铁的氧化物，其中铁元素以化合态存在，故D错误。综上，答案选A。
【答案】A
【知识点】碳的化学性质、一氧化碳的性质、铁的冶炼
【点评】本题围绕工业炼铁的反应流程，考查碳单质、一氧化碳的性质及物质的存在形态，需先推断出X、Y的成分，再结合相关物质的性质逐一分析选项，属于基础题型。
【难度系数】0.6
【解析】根据反应①和②的转化关系，X能与$O_{2}$反应生成$CO_{2}$，且能与$CO_{2}$反应生成CO，可知X为碳单质，木炭的主要成分为碳单质，故A正确；B选项，碳（X）和CO在反应中均作为还原剂，具有还原性，而非氧化性，故B错误；C选项，反应③为CO还原铁的氧化物，尾气中含有未反应的有毒CO，不能直接排放，故C错误；D选项，Y为铁的氧化物，其中铁元素以化合态存在，故D错误。综上，答案选A。
【答案】A
【知识点】碳的化学性质、一氧化碳的性质、铁的冶炼
【点评】本题围绕工业炼铁的反应流程，考查碳单质、一氧化碳的性质及物质的存在形态，需先推断出X、Y的成分，再结合相关物质的性质逐一分析选项，属于基础题型。
【难度系数】0.6
